基本介紹
基本定義,廣義,狹義,工作原理,組成構成,基礎設施,基站位置選擇,塔樓選擇,收發台,控制器,5G基站,5G基站架構,天線測量技術,OTA測試場分析,室外基站無線勘察和設計,準備工作,覆蓋要求,站址選擇,天饋設計,天線選擇,天線高度和天線方位角設計,天線隔離度,勘察文檔,通信基站噪聲分析,建立,工作程式,法律依據,
基本定義
廣義
是基站子系統（BSS，Base Station Subsystem）的簡稱。以GSM網路為例，包括基站收發信機（BST）和基站控制器（BSC）。一個基站控制器可以控制十幾以至數十個基站收發信機。而在WCDMA等系統中，類似的概念稱為NodeB和RNC。
狹義
即公用移動通信基站是無線電台站的一種形式，是指在一定的無線電覆蓋區中，通過移動通信交換中心，與行動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電台。
工作原理
基站的主要功能就是提供無線覆蓋，即實現有線通信網路與無線終端之間的無線信號傳輸。所以基站在通信網路中的位置如下圖所示。
基站在通信網路中的位置前向信號傳輸流程如下：
2. 信號在基站側經過基帶和射頻處理，然後通過射頻饋線送到天線上進行發射。
3. 終端通過無線信道接收天線所發射的無線電波，然後解調出屬於自己的信號。
反向信號傳輸流程與前向流程方向相反，但原理相似。
每個基站根據所連線的天線情況，可以包含有一個或多個扇區。基站扇區的覆蓋範圍可以達到幾百到幾十千米。不過在用戶密集的地區，通常會對覆蓋範圍進行控制，避免對相鄰的基站造成干擾。
基站的基帶和射頻處理能力，決定了基站的物理結構由基帶模組和射頻模組兩大部分組成。基帶模組主要是完成基帶的調製與解調、無線資源的分配、呼叫處理、功率控制與軟切換等功能。射頻模組主要是完成空中射頻信道和基帶數字信道之間的轉換，以及射頻信道的放大、收發等功能。
組成構成
基礎設施
通信基站是移動通信網路中最關鍵的基礎設施。 移動通信基站有機房，電線，鐵塔桅桿等結構部件，其中基站房主要配備信號收發器，監控裝置，滅火裝置，供電設備和空調設備， 以及塔桿包括防雷接地系統，塔體，基礎，支架，電纜和輔助設施等幾個部分的結構。 根據形狀，塔桅桿可分為角鋼塔，單管塔，頂桿，電纜塔等多種不同形式。 天線是天線框架，饋電系統和無限反射器的三層結構，有兩種不同的套用場景，室內和室外。 根據不同的傳輸方向，天線也可以分為方向和全向。
基站位置選擇
基站位置必須首先考慮通信基站周圍的通信環境， 綜合考慮基站密度，信號，交通量，現場條件等因素，儘量避免強電磁干擾，脈衝干擾區域和大量易燃物和爆炸產品商業，倉庫附近。 另外，通信基站應該建在一個開闊的視野內，並且周圍不應有高大的建築物，以防止通信基站的信號傳輸。 在基站通信建設過程中，機房的建設，設備的安裝和塔的建設都是機械結構。施工機械和技術水平很高。施工前應先對施工區域的地理特徵進行調查，充分利用有利的地形條件，便於施工和維護。
塔樓選擇
塔的選擇必須首先考慮施工區的地質條件， 科學地建造樁基，並在此基礎上選擇合適的塔型。 在正式開展通信基站塔架選擇的設計和實施之前，有必要對施工區域的地質條件進行全面調查，了解施工區域的地質條件和可能的地質風險。 在此基礎上，給出了一系列有效的方法。 回響措施，選擇合適的塔型，全面檢查經濟，技術和安全指標，並選擇合適的鐵塔形式。 對於樁基通信基站，塔的選擇必須首先考慮樁體的性能，抗裂性和沉降，並對這些性能指標進行分析和驗證。通信塔的整個負載基本上直接套用於基礎。 為了提高塔的穩定性，必須特別注意基礎施工。塔的基礎施工有三種不同的形式：擴展基礎，單樁基礎和群樁基礎。在需要的情況下，還可以增加系桿梁和地腳螺栓，並抵抗地基的液化處理，以進一步提高地基的承載能力。
收發台
大家常看到房頂上高高的天線，就是基站收發台的一部分。一個完整的基站收發台包括無線發射/接收設備、天線和所有無線接口特有的信號處理部分。基站收發台可看作一個無線數據機，負責移動信號的接收、傳送處理。一般情況下在某個區域內，多個子基站和收發台相互組成一個蜂窩狀的網路，通過控制收發台與收發台之間的信號相互傳送和接收來達到移動通信信號的傳送，這個範圍內的地區也就是我們常說的網路覆蓋面。如果沒有了收發台，那就不可能完成手機信號的傳送和接收。基站收發台不能覆蓋的地區也就是手機信號的盲區。所以基站收發台發射和接收信號的範圍直接關係到網路信號的好壞以及手機是否能在這個區域內正常使用。
基站收發台在基站控制器的控制下，完成基站的控制與無線信道之間的轉換，實現手機通信信號的收發與移動平台之間通過空中無線傳輸及相關的控制功能。收發台可對每個用戶的無線信號進行解碼和傳送。
基站使用的天線分為發射天線和接收天線，且有全向和定向之分，一般可有下列三種配置方式：發全向、收全向方式；發全向、收定向方式；發定向、收定向方式。從字面上我們就可以理解每種方式的不同，發全向主要負責全方位的信號傳送；收全向自然就是個方位的接收信號了；定向的意思就是只朝一個固定的角度進行傳送和接收。一般情況下，頻道數較少的基站(如位於郊區)常採用發全向、收全向方式，而頻道數較多的基站採用發全向、收定向的方式，且基站的建立也比郊區更為密集。
由於信號傳輸到基站時可能比較弱，並且有一定的信號干擾，所以要經預選器 。
基站發射機工作原理是：把由頻率合成器提供的頻率為766.9125-791.8875MHz的載頻信號與168.1MHz的已調信號，分別經濾波進入雙平衡變頻器，並獲得頻率為935.0125-959.9875MHz的射頻信號，此射頻信號再經濾波和放大後進入驅動級，驅動級的輸出功率約2.4W，然後加到功率放大器模組。功率控制電路採用負反饋技術自動調整前置驅動級或推動級的輸出功率以使驅動級的輸出功率保持在額定值上。也就是把接收到的信號加以穩定再傳送出去，這樣可有效地減少或避免通信信號在無線傳輸中的損失，保證用戶的通信質量。功率放大器模組的作用是把信號放大到10W，不過這也依據實際情況而定，如果小區發射信號半徑較大，也可採用25W或40W的功放模組，以增強信號的傳送半徑。
控制器
基站控制器包括無線收發信機、天線和有關的信號處理電路等，是基站子系統的控制部分。主要包括四個部件：小區控制器(CSC)、話音信道控制器(VCC)、信令信道控制器(SCC)和用於擴充的多路端接口(EMPI)。一個基站控制器通常控制幾個基站收發台，通過收發台和移動台的遠端命令，基站控制器負責所有的移動通信接口管理，主要是無線信道的分配、釋放和管理。當你使用行動電話時，它負責為你打開一個信號通道，通話結束時它又把這個信道關閉，留給其他人使用。除此之外，還對本控制區內移動台的越區切換進行控制。如你在使用手機時跨入另一個基站的信號收發範圍時，控制器又負責在另一個基站之間相互切換，並保持始終與移動交換中心的連線。
GSM系統越區時採用切換方式，即當用戶到達小區邊界時，手機會先與原來的基站切斷聯繫，然後再與新的服務小區的基站建立聯繫，當新的服務小區繁忙時，不能提供通話信道，這時就會發生掉線現象。因此，用戶在使用手機通話時，應儘量避免在四角盲區使用，以減少通話掉線的機率。
控制器的核心是交換網路和公共處理器(CPR)。公共處理器對控制器內部各模組進行控制管理，並通過X.25通信協定與操作維護中心(OMC)相連線。交換網路將完成接口和接口之間的64kbit/s數據/話音業務信道的內部交換。控制器通過接口設備數字中繼器(DTC)與移動交換中心相連，通過接口設備終端控制器(TCU)與收發台相連，構成一個簡單的通信網路。
在整個蜂窩移動通信系統中，基站子系統是移動台與移動中心連線的橋樑，其地位極其重要。整個覆蓋區中基站的數量、基站在蜂窩小區中的位置，基站子系統中相關組件的工作性能等因素決定了整個蜂窩系統的通信質量。基站的選型與建設，已成為組建現代移動通信網路的重要一環。
5G基站
5G基站架構
為了支持增強型移動寬頻（eMBB）、超高可靠與低延遲（uRLLC）、大規模機器類通信（mMTC） 等多種業務套用，5G網路將引入NR新空口和新的網路架構，以提升峰值速率、時延、容量等網路性能指標，並具備更大的組網靈活性和可擴展性，以滿足多樣化的業務需求。
目前，3GPP R15標準已經定義了5G無線網路的整體架構，5G無線接入網（NG-RAN） 由多個5G基站（gNB）組成。gNB向UE提供NR空口協定的終結，並通過NG接口連線到AMF/UPF等5G 核心網（5GC）網元，gNB之間通過Xn接口實現相互連線。
5G基站的邏輯架構
5G基帶單元負責NR基帶協定處理，包括整個用戶 面（UP）及控制面（CP）協定處理功能，並提供與核心網之間的回傳接口（NG接口）以及基站間互連線口 （Xn接口）。
5G射頻單元主要完成NR基帶信號與射頻信號的轉 換及NR射頻信號的收發處理功能。在下行方向，接收從5G基帶單元傳來的基帶信號，經過上變頻、數模轉換以及射頻調製、濾波、信號放大等發射鏈路（TX） 處理後，經由開關、天線單元發射出去。在上行方向，5G射頻單元通過天線單元接收上行射頻信號，經過低噪放、濾波、解調等接收鏈路（RX）處理後，再進行模數轉換、下變頻，轉換為基帶信號並傳送給5G 基帶單元。
5G基站設備體系
從設備架構角度劃分，5G基站可分為BBU-AAU、CU-DU-AAU、BBU-RRU-Antenna、CU-DU-RRU- Antenna、一體化gNB等不同的架構。BBU-AAU架構中，基帶單元映射為單獨的一個物理設備BBU，AAU集成了射頻單元與天線單元，若採用eCPRI接口，AAU內部還包含部分物理層底層處理功能。CU-DU-AAU架構中，基帶功能分布到CU、DU兩個物理設備上，二者共同完成構成5G 基帶單元，CU與DU間的F1接口為中傳接口。BBURRU-Antenna架構中，RRU功能與AAU相同，區別在於RRU無內置天線單元，需要外接天線使用，主要用 於郊區等低容量需求或室內覆蓋場景。一體化gNB架 構集成了5G基帶單元、射頻單元以及天線單元，屬於高集成度、緊湊型設備，可用於局部區域補盲或室內覆蓋等特殊場景。
從設備形態角度劃分，5G基站可分為基帶設備、 射頻設備、一體化gNB設備以及其他形態的設備。其中，5G基帶設備又包含了BBU、CU、 DU不同類型的物理設備，5G射頻設備包含了AAU和 RRU設備。
天線測量技術
LTE 4G天線大部分為無源天線陣列，多採用射頻模擬移相來調整天線下傾角度。而5G MassiveMIMO天線為收發通道與天線陣列集成一體的有源天線，其天線單元的幅度相位分配由數字基帶部分完成。原無源天線的測試方法和指標不能滿足5G天線的需求。5G天線要引入一些新的測試指標，以反應有源天線系統的設計優劣。
無源測試指標
增益、方向圖等天線無源參數的測量仍可採用以前的測試方法進行測試。
有源下行指標
等效全向輻射功率（Effective Isotropic Radiated Power， EIRP）為無線電發射機供給天線的功率與在給定方向上天線絕對增益的乘積。各方向具有相同單位增益的理想全向天線，通常作為無線通信系統的參考天線。
有源上行指標
等效全向靈敏度（EIS）：當信號從某個方向來時，使 接收機滿足正常接收的電磁波功率密度乘以球面面積；對於 增益為G的天線，EIS等於用理想全向天線接收一個增添了以 G為增益的放大器時的靈敏度。
帶內阻塞指標
鄰信道選擇性（Adjacent Channel Selectivity，ACS）：考量的是接收頻帶記憶體在大的干擾信號時接收機的接收能力。該指標主要通過上行信道成型濾波器、接收通道增益線性範圍以及AGC功能來保證。
共址測試
由於目前運營商為了降低運營成本，很多不同系統基站都採取共址建設，即不同系統基站採用共用天面甚至共用抱桿。共址測試的目的是判斷不同系統基站天線在共用天面甚至抱桿時，相互之間的干擾程度，主要測試阻塞干擾以及雜散干擾。阻塞干擾是指本系統接收信號時，受到接收頻帶附近、高頻迴路帶內其他系統的強幹擾信號，超出了接收機的線性範圍，導致接收機因飽和而無法工作；雜散干擾是指由於干擾源（其他系統）濾波特性不理想，使干擾源的帶外信號以噪聲的形式出現在本系統相鄰頻段內，使本系統基站的基底噪聲抬升，接收機靈敏度降低，上行鏈路性能變差。
OTA測試場分析
5G標準中定義的1-H，1-O 和2-O的站型，均規定了相應的 OTA（over the air）射頻測試項。尤其是1-O 和2-O 的站型，沒有了傳統的傳導測試的天線接口，所有的射頻測試項都需要在OTA環境下進行測試，測試項包含有發射功率，調製質量，占用頻寬，鄰道泄漏功率比，雜散，互調，靈敏度，阻塞，等等。 所以用於OTA測試的全電波暗室例如：遠場，緊縮場，中場，帶有平面波產生器的小場等等成為必要的環境選擇。3GPP標準中建議了遠場，緊縮場，一維緊縮場，近場四種選擇，並給出不同場的MU（Measurement Uncertainty）和相關測試項的校準和測試方法建議。對於一維緊縮場，目前已有機構根據類似的原理研發了平面波產生器，也進行了大量的系統測試和驗證工作。
室外基站無線勘察和設計
對基站的設計和布局是進行網路規劃的首要工作，主要包括的內容就是根據頻頻寬度來確定頻率復用方式，同時還要對容量預測、話務分布、覆蓋等相對要求進行參照，進而對基站的數量進行確定，其次是對基站的位置確定和有關參數的確定等等。基站的勘察是對基站布局進行確定的重要組成部分，其中是現場勘察包括光測、頻譜測量和站址調查等等，不管是何種勘察，都需要詳細的準備。
準備工作
首先就是要熟悉工程的具體情況，通過收集相關的資料進行準備工作，主要包括工程檔案、背景資料、地圖、配置清單、準備工具等等。
覆蓋要求
一個基站的覆蓋範圍是與相關的服務質量指標有著很大關係的，同時也與發射機的輸出功率以及接收機的靈敏程度有一定的關係，另外，天線的方向以及使用的頻段和傳播的環境等，都是基站進行覆蓋的主要要求。
站址選擇
在做好準備工作和對覆蓋要求進行了解之後，要開始進行站址的選擇工作，在確定站址的過程中，要對原有的網路狀況進行考慮，當地的人口分布、習慣、城市的結構與主要街道的分布以及周圍的社會環境和自然環境，只有進行綜合全面的考慮，才能選出適合的地址。
天饋設計
天饋系統主要是由合分路單元、饋線、塔放和天線等組合而成。合分路單元的主要作用就是完成收發信號的雙向工作，發射信號的合路以及接收信號的濾波、低噪聲放大和分路。並且提供塔放的饋電電路，進而實現將多個發射信號和多個接收信號共用一副天線的單元。塔放的作用就是用於提高基站接收系統的靈敏程度。饋線和天線都是根據實際的情況和選取原則進行選取，要大限度的達到良好的效果。
天線選擇
天線的選擇主要是根據具體的地形或者話務的分布情況，把天線使用的環境進行分類，簡單來說就是室外和室內，細緻的分類就可以分為市區和郊區，農村和鄉鎮，山區和平原以及公路和隧道等等，可以根據具體的情況來進行分類。對於不同的環境來說，需要選用不同的天線，只有這樣才能達到良好的效果。
天線高度和天線方位角設計
同一個基站在不同小區是可以有不同高度的，這主要是由某個方向的受制高度來決定，也可以因為小區的整體規劃而變化。一般來說，地勢平坦的市區，天線的有效高度在25m左右，而郊縣的基站，天線的高度可以進行適度的提高，一般在40m左右。 天線過高會出現“塔下黑”的問題，對於覆蓋範圍等產生一定的影響，進而影響網路的質量。 天線的方位角設計要從整個網路的布局出發，要在滿足覆蓋的基礎上，保證市區的各個基站大三扇區方位角一致，在城郊結合的區域和交通主幹道地區可以對覆蓋的目標進行重點的關注， 根據天線的方位角進行一定程度的調整。對於天線的主瓣方向來說，它的指向應該在高話務密度區，這樣可以對所在地區的信號強度進行一定的保證，可以對通話質量進行提高。另外，還要對同頻小區進行注意，大可能的選擇偏離，對可能出現的干擾現象要進行嚴格的控制。
天線隔離度
基站的收、發信機是需要有一定的隔離的，天線之間的隔離度在天線的實際安裝中，信號是從一個天線的連線埠到另一個人天線的連線埠進行衰減的。普遍來說，兩個發射天線之間的或者是接收天線之間需要有一定的隔離度，一般至少要保持在30db。因為天線安裝得越高，它的分集天線水平間距就會越大，能夠減少天線之間的互相干擾。另外，想要進一步的控制天線的干擾問題，應該對分集天線進行重視，要保持它的水平間距在3m以上。
勘察文檔
勘察文檔一般就是對基站的勘察報告，其中主要的內容就是一些數據信息，需要使用較為規範和準確的形式進行整理，進而為之後的網路最佳化工作打下基礎性的工作。勘察文檔對整個基站工程的質量也具有非常重要的影響，同時可以進行一定的網路擴容，對整體的基站建設來說，具有非常重要的基礎性作用。
通信基站噪聲分析
通信基站的機房內安裝GK-G016×2Mb/S型光終端機、 H950ZTE型發射機、DUM-48/50C4型電源櫃、TYGT606045型通用機櫃等設備。設備的底座尺寸為600 mm×600 mm， 高度為 900～200 mm 不等。機房設在居民住宅樓內，與居民住室僅一牆之隔。
通信基站的設備噪聲為電磁噪聲和由多台小型冷卻風扇 產生的機械噪聲，現場實測噪聲為61dB，實測噪聲頻譜 。 噪聲呈低中頻特性，250，500，1000Hz有峰值。相鄰居民室內噪聲為33dB，能聽到設備運行時發出的“嗡嗡”聲。由於設備直接安裝在樓板上，沒有採取隔振措施，因此振動通過樓板傳播，存在著固體傳聲。 由現場實測可知，機房與居民住室之間隔牆的隔聲量僅為28dB，大大低於1B磚牆（雙麵粉刷），應當有45dB 以上的隔聲量。原因是由於間壁牆或樓板對低頻聲的隔聲能力比較低，加之由於設備的振動產生固體傳聲，使間壁牆或樓板的隔聲量降低。
建立
工作程式
(1) 已獲權運營的移動通信經營者在設定或增設移動通信基站時，要先填寫《公用移動通信基站站址認定審批表》。
(2) 市委辦在十五日內對遞交的《公用移動通信基站站址認定審批表》予以答覆，同意設定時，核發《公用移動通信基站選址認定書》。
(3) 運營單位建站後，即應報環保局申請《電磁輻射環境合格證》。環保局應在三個月試運期內測試，經驗收後，核發《電磁輻射環境合格證》。
(4) 設台單位憑《公用移動通信基站選址認定書》、《台站技術資料表》、《電磁輻射環境合格證》申辦電台執照。
法律依據
《中華人民共和國無線電管理條例》 、《中華人民共和國電信條例》分別從無線電管理、電信設施的角度對基站設定、保護等問題作了較原則的規定，如：《電信條例》中第四十七條規定：“基礎電信業務經營者可以在民用建築物上附掛電信線路或者設定小型天線、移動通信基站等公用電信設施，但是應當事先通知建築物產權人或者使用人。”這為電信業務經營者在民用建築物上設定基站提供了法律依據。
按照《中華人民共和國無線電管理條例》、《中華人民共和國電信條例》和《上海市公用移動通信基站設定管理辦法》的規定，任何組織和個人不得阻撓經營者依法從事基站的設定和維護，違反規定損害基站設施或者妨害移動通信暢通的，應當恢復原狀或者予以修復，並賠償由此造成的經濟損失。
